混凝土空心砌块的用途以及发展前景

　　一、 国内外空心砌块的发展概况

　　1. 空心砌块及废渣空心砌块的概念

　　(1) 空心砌块的概念

　　高掺量废渣空心砌块是混凝土空心砌块的一种。混凝土空心砌块是以水泥为基料、以砂石或废渣为集料，经加压振动成型，空心率在30%~50%之间，取代传统粘土实心砖的新型墙体材料。

　　(2) 废渣空心砌块的概念

　　废渣空心砌块是指以粉煤灰、炉渣及其他废渣、水泥、各种轻集料、外加剂、水等主要组分，拌合制成的小型空心砌块，其中，粉煤灰和各种废渣不低于70%。

　　2. 空心砌块发展简介

　　(1) 空心砌块在国外的发展

　　空心砌块最早由美国人发明。1866年美国人哈契逊(C?S?Hutchinson)获得了美国第一份生产空心砌块的专利证书。1874年鲁道斯(T?B?Rhodes)获得的专利，用混凝土制成了多种形状的空心砌块。1890年帕尔墨(H?S?Palmar)的生产技术，使混凝土砌块在世界上最先成为商品，并于1897年用30㎝×8㎝×10㎝的空心砌块建成了一幢房屋。1900年帕尔墨发明了世界上第一台空心砌块成型机，为空心砌块的工业化生产开辟了道路。此后，各种机械和手动的空心砌块成型机相继出现。美国各地开始建立大批空心砌块工厂，砌块建筑开始普及。到二战结束以后，美国的空心砌块产量已到5亿块。空心砌块在美国的成功生产和应用，带动了欧美、亚洲、澳洲、非洲等各国空心砌块的发展，并逐渐成为世界性新型墙体材料，得到普遍应用。

　　目前，混凝土空心砌块已成为世界各国的主导性墙体材料。在发达国家其应用比例已占墙体材料的70%。美国的年产量已达45亿块、韩国27亿块，俄国9亿块、日本3亿块。美国的砌块品种已达2000多个，大部分建筑都使用空心砌块建造。从全世界发展趋势看，空心砌块将会得到更大规模的发展，其成为第一大墙材已是不争的事实。

　　(2) 空心砌块在国内的发展

　　我国的空心砌块生产也已经有近80年的历史。1923年我国从美国引入空心砌块生产技术，在上海延安中路铜仁路口建成了25幢砌块建筑，其外墙还使用了装饰砌块。上世纪60年代，由于新中国水泥工业的快速发展，带动了混凝土砌块的生产，我国的砌块厂迅速增多，贵州省都匀市和水城市都建起了砌块厂。我国1973年湖南临澧县生产出多种规格的墙用砌块，随后，湘西土家族苗族自治州开发空心砌块成绩辉煌。但我国空心砌块的真正大规模发展是在改革以后。为了保护土地，节约能源，实现建筑的轻型化节能化，国家把发展空心砌块列为基本国策，并成立了国家空心砌块协会，各级政府都设立了墙体材料改革办公室，推动空心砌块产业化的发展。目前，我国砌块年产量已达5000万m3，已建成砌块建筑近1亿㎡，浙江绍兴、四川崇庆等地80%的住宅都采用了空心砌块。我国最近颁布的“十五”建筑砌块发展规划要求，到2005年，争取县镇乡村的建筑砌块与砌块建筑都能达到全国建筑砌块与砌块建筑总量的1∕2，我国城乡建筑砌块建造的房屋要在现在的基础上翻一番，达到2亿㎡，总产量达到9500万m3，砌块年增长率要达到15%左右。这一宏伟规划将开辟我国空心砌块生产的新时代。可以预见，我国未来的建筑，将大多使用空心砌块建筑。

　　二、 废渣空心砌块的优势

　　建筑空心砌块之所以在全世界得到迅速的发展，并受到我国政府的高度重视，是因为它有一系列的优越性。废渣空心砌块作为建筑空心砌块中的新型产品，比普通空心砌块更具有优势。

　　1. 保护耕地，避免毁田

　　粘土实心砖已用了几千年，烧砖毁了大量耕地。目前，我国每年粘土实心砖的产量仍达6000亿块标准砖，烧砖毁田约15万亩，减产粮食6000万吨，等于砸了30万人的饭碗。我国人多地少，人均耕地不到1亩，低于世界水平50%。在这种严峻的土地形势下，发展废渣空心砌块有利于保护耕地。用废渣空心砌块代替粘土实心砖，就可以减少烧砖挖土毁田。

　　2. 节约能源，降低能耗

　　废渣空心砌块节约能源体现在两个方面，一是节约烧砖煤耗，二是节约建筑采暖和降温能耗。

　　(1) 节约烧砖能耗

　　传统的粘土砖生产大量耗煤，每生产1万块砖平均耗标准煤1.3吨，每年烧砖耗标准煤达6000万吨左右，约占全国煤炭总产量的5%。我国是能源贫乏的国家，如此烧砖耗煤，造成了资源的极大浪费。用废渣空心砌块取代粘土砖，可为国家节约大量煤炭。

　　(2) 节约取暖降温能耗

　　我国北方地区年采暖能耗约1.2亿吨标准煤，南方及其他干热地区，夏季降温能耗约是采暖能耗的3倍，这部分能耗若折合成煤炭约3~4亿吨标准煤。这一数量是十分惊人的，而采用废渣空心砌块建造房屋，特别是采用节能型保温隔热空心砌块建造住宅，可实现建筑冬暖夏凉。若全国现在住宅全部实现保温隔热化，年将节能折合5亿吨标准煤，人均节能0.4吨标准煤。节能效果是十分可观的。

　　(3) 减少CO2排放，保护环境

　　实心粘土砖的烧制，砖瓦窑要排放大量的CO2，使我国的空气质量更加恶劣，加剧温室效应。因此，从保护环境的角度出发，也要大力发展废渣空心砌块，逐步淘汰实心粘土砖。

　　(4) 功能多，性能好

　　和实心粘土砖相比，废渣空心砌块具有保温、隔音、防火、质轻、抗震、坚固、美观等优点，用其建造的房屋抗地震能力强，住起来舒服，有利于实现建筑的轻型化、节能化、舒服化、美观化，让老百姓住上高性能的住宅。

　　(5) 降低建筑造价，经济优势显著

　　使用废渣空心砌块建造房屋，可比粘土砖建筑节省工程造价25%，缩短工期50%，节省木材70%，节省钢材40%，节省砌筑砂浆50%，节省抹面砂浆40%，节省人工40%、采暖耗能降低30%~50%。同时，砌块建筑在施工中废除了传统的手工瓦刀作业，减少大部分模板和高层脚手架，免除十几道施工作业程序，大幅度降低了劳动强度，提高施工作业的安全性和科学性。因此，废渣空心砌块具有较好的经济和社会效益。

　　(6) 扩大建筑使用面积

　　粘土实心砖墙一般厚240㎜，而废渣空心砌块墙体一般厚190㎜。因此，两者相比，废渣空心砌块房屋的墙体比实心粘土砖墙体窄50㎜，可增加建筑面积约2%～3%。如果采用多排孔混凝土砌块，可增加房屋使用面积约4%～5%。这对建筑开发商是十分有意义的，可增加他们的销售面积。

　　(7) 废渣掺量大，有利于治理环境污染

　　本产品废渣总掺量可达90%左右。在空心砌块产品中废渣掺量是最高的，可同时利用粉煤灰、炉渣、磷石膏、电石渣、废碱液或废碱渣、废砖粉等废渣（液）。这对环保十分有好处。变废为宝，利国利民。

　　(8) 容重小，降低建筑自重

　　由于产品大量利用轻集料，容重小，承重砌块也不超过1000kg/m3,可降低建筑自重，有利于实现建筑的轻型化。

　　三、 废渣空心砌块的种类

　　废渣空心砌块，根据不同的用途和要求有许多品种，具体介绍如下。

　　1. 按密度分

　　废渣空心砌块可分为普通废渣空心砌块和轻质废渣空心砌块。普通废渣空心砌块的密度一般为800~1000 kg/m3，轻质废渣空心砌块一般为400～800 kg/m3。

　　2. 按结构分

　　废渣空心砌块可分为承重废渣空心砌块和非承重废渣空心砌块。承重废渣空心砌块可承载建筑的全部重量，强度要求较高，用于承重墙体；非承重废渣空心砌块主要用于填充墙、间隔墙等只承受自重的墙体，砌块的强度等级可适当低一些，一般不低于MU2.8即可。

　　3. 按用途分

　　废渣空心砌块可分为结构型砌块、构造型砌块、装饰型砌块、功能型砌块。

　　结构型砌块用于墙体主体部位。目前大多数废渣空心砌块都属于结构型砌块，它是废渣空心砌块的主导型产品。

　　构造型砌块主要用于墙体某些部位的特殊构造，如过梁砌块、圈梁砌块、门窗砌块、控制缝砌块、柱用砌块及楼(屋)面砌块等。

　　装饰型砌块的表面都有艺术装饰面层，并可制成彩色。它是目前最流行，也最有发展前景的新型砌块，可用于建筑的任何部位。

　　功能型砌块是为了改善建筑的某一方面性能而设计生产的，如提高建筑的保温隔热性能，可生产节能砌块；要提高建筑的抗震性能，可生产带有榫铆的联锁砌块；要提高建筑物的吸音性能，可生产吸音砌块……功能砌块品种繁多，并在不断增加新的品种。

　　4. 按强度等级分

　　参照中华人民共和国国家标准《轻集料混凝土小型空心砌块》，废渣空心砌块可分为MU1.5、MU2.5、MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10.0六个等级。

　　5. 按孔的排数分

　　可分为单排孔、双排孔、三排孔、四排孔四类。目前以单排孔为主。

　　四、 高掺量废渣空心砌块的主要特征

　　1. 废渣掺量高

　　本产品以粉煤灰、炉渣、电石渣、磷石膏、废砖粉、废碱液(或废碱渣)等工业废渣为原料。总掺量可达85%~95%，在混凝土空心砌块产品中，本产品的废渣掺量最高。这不但可以提高工业废渣的利用率，有利于治理工业废渣污染，还可以降低砌块的材料成本。

　　2. 水泥用量小

　　一般的混凝土空心砌块水泥用量都在15%~20%左右，而本产品的水泥用量只有5%~15%，这可以降低砌块的总成本。

　　3. 产品多样化

　　既可以生产承重砌块，也可以生产非承重砌块，还可以生产装饰砌块和保温隔热节能砌块，产品多样化。

　　4. 产品密度小

　　不论是承重砌块还是非承重砌块，都低于普通产品的密度，属于轻质型混凝土空心砌块产品。这不但可以降低建筑自重，还方便运输和使用。

　　五、 主要技术原理

　　1. 工业废渣的活性

　　废渣空心砌块的技术核心是利用和提高粉煤灰、炉渣的活性。粉煤灰和炉渣的主要成分基本相近，它们都是以SiO2和Al2O3为主要成分的硅铝质材料，而且都以玻璃体的形态存在。但二者也略有不同，粉煤灰的形貌特征是圆珠状玻璃体，而炉渣粉碎后则是不规则状玻璃体。但二者的活性成分总的来说是一致的。因此，可以用相同的方法来利用和提高他们的活性。

　　凡能在常温和有水条件下与Ca(OH)2发生化学反应的硅铝质材料一般均称为火山灰材料。粉煤灰和炉渣就具有这种参与化学反应的能力。这种能力又可称为火山灰反应性，通常简称为活性。当粉煤灰和炉渣用作胶凝材料时，这种能力是评价其品质优劣的重要指标。

　　2. 工业废渣的活性原理

　　粉煤灰和炉渣的主要活性反应，是与水泥熟料水化生成的Ca(OH)2反应生成硅酸钙结晶(xCaO·SiO2·nH2O)反应过程如下：

　　SiO2＋x Ca(OH)2＋(n－x)H2O＝xCaO·SiO2·nH2O

　　除上述反应外，粉煤灰和炉渣还与其他的水化产物进行一系列复杂的二次反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙结晶。其反应过程如下：

　　①(1.5－2.0)CaO·SiO2·aq＋SiO2＝(0.8－1.5)CaO·SiO2·aq
　　②3CaO·Al2O3·6H2O＋SiO2＋mH2O＝xCaO·SiO2·mH2O＋yCaO·Al2O3·nH2O x≤2,y≤3
　　③Al2O3＋xCa(OH)2＋mH2O＝xCaO·Al2O3·nH2O x≤3
　　④3Ca(OH)2＋Al2O3＋2SiO2＋mH2O＝3CaO·Al2O3·2SiO2·nH2O

　　上述反应的水化产物与水泥熟料的水化产物基本相同。因此，粉煤灰和炉渣的水化性能和水泥是一致的。所以，粉煤灰和炉渣在活性充分发挥的情况下，可起到和水泥相同的胶结作用，而降低水泥的用量，从而降低砌块的总成本。